Unitek : Jurnal Universal Teknologi Vol. 14 No.1 Januari-Juni 2021 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957

## Implementasi Metode Reverse Osmosis Pada Perhitungan Kapasitas Tangki Pengolahan Air Laut

## Nuryasin Abdillah
Program Studi Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknologi Dumai Jl. Utama Karya Bukit Batrem II e-mail: yasinabdillah10@gmail.com

## ABSTRAK
Air  terbagi  beberapa  jenis  seperti  asin  dan  air  tawar.  Air  asin  terdapat  di  laut karena  memiliki  memiliki  rasa  asin  berlebih.  Pada  musim  kemarau  panjang masyarakat  kesulitan  mendapatkan  air  bersih .  Masyarakat  memerlukan  tangki penyedia  air  untuk  menampung  dan  mengolah  air  bersih  dengan  menggunakan membran. Membran  pengolah  air  umumnya  berbasiskan  polimer. Tangki  penyedia air dihitung kapasitasnya baik dari bahan plat stainless steel, viber dan beton untuk menentukan  ukuran  dengan  menghitung  menggunakan  kecepatan  aliran  baik  itu bentuk  tabung  maupun  berbentuk  balok.  Dalam  pelaksanaan  penelitian  ini  pada saat teknik pengolahan didapatkan dari data sekunder oleh pihak perusahaan agar pengolahan air dari zat terlarut yang tinggi menjadi rendah sedangkan perhitungan kapasitas  tangki  dihitung  dengan  metode  Mc.  Cabe  and  Smith  dan  dibandingkan dengan  data  primer  perusahaan  agar  metode  perhitungan  ini  dapat  dipakai  pada saat  merancang  tangki  untuk  pengolahan  air  laut  dengan  menggunakan  mesin reverse osmosis
Kata Kunci:, Air Laut, Membran, Reverse Osmosis, Tangki

## ABSTRACT
Water is divided into several types such as salty and fresh water. Salt water is found in the sea because it has an excessive salty taste. During the long dry season, people have  difficulty  getting  clean  water.  Communities  need  water  supply  tanks  to accommodate  and  treat  clean  water  using  membranes.  Water  treatment  membranes are generally polymer based. The capacity of the water supply tank is calculated from stainless  steel  plate  material,  viber and  concrete  to determine  the  size by  calculating using the  flow  velocity,  either  in  the  form  of  a  tube  or  in  the  form  of  a  beam.  In  the implementation of this research when processing techniques obtained from secondary data by the company so that water treatment from high dissolved substances becomes low,  while the  calculation  of  tank  capacity is  calculated  by the  Mc.  Cabe  and  Smith and compared with the company's primary data so that this calculation method can be  used  when  designing  tanks  for  seawater  treatment  using  a  reverse  osmosis machine.
Keywords: Sea water, Membrane, Reverse Osmosis, Tank

## Pendahuluan
Air  adalah  senyawa  penting  bagi  semua  bentuk  kehidupan  di    bumi.  Air menutupi  ¾  permukaan  bumi.  Manusia  sering  dihadapkan  pada  situasi  yang  sulit dimana  sumber  air  tawar  sangat  terbatas  dan  di  lain  pihak  terjadi  peningkatan kebutuhan (Akhsan, 2011). Bagi masyarakat air tawar merupakan sumber air yang sangat  penting.  Sering  terdengar  ketika  musim  kemarau  mulai  datang  maka masyarakat yang tinggal di daerah  pantai atau pulau kecil-kecil mulai kekurangan air. Air hujan yang merupakan sumber air yang telah disiapkan di bak penampung air  hujan  (PAH)  sering  tidak  dapat  mencukupi  kebutuhan  pada  musim  kemarau (Arieyanto, 2014).
Padahal  kita  mengetahui  bahwa  sebenarnya  sumber  air  asin  itu  begitu melimpah,  kenyataan  menunjukkan    bahwa  ada  banyak  daerah  pemukiman  yang justru  berkembang  pada  daerah  pantai.  Melihat  kenyataan  semacam  itu  manusia telah  berupaya  untuk  mengolah  air  asin/payau  menjadi  air  tawar  mulai  dari  yang menggunakan  teknologi  sederhana  seperti  menyuling,  filtrasi  dan  ionisasi (pertukaran  ion)  (Rezagama,  2009).  Sumber  laut  yang jumlahnya  sangat  melimpah telah membuat manusia berfikir untuk mengolahnya menjadi air tawar (Ihsanudin, 2017).
Untuk  memenuhi  kebutuhan  akan  air  tawar  manusia  telah  mengembangkan sistem  pengolahan  air  asin/payau  dengan  teknologi  membran  semipermeabel. Membran  (selaput)  semipermeabel  adalah  suatu    selaput  penyaring  skala  molekul yang dapat ditembus oleh molekul air dengan mudah, akan tetapi tidak dapat atau sulit sekali dilalui oleh molekul lain yang lebih besar dari molekul air (Nurtendron, 2018).
Teknologi  pengolahan  air  asin/payau  yang  akan  dibahas  pada  tulisan  ini terutama  yang  menggunakan  teknologi  filtrasi  membran  semipermeabel.  Teknologi pengolahan  air  asin/payau  ini  lebih  dikenal  dengan  sistem  ( Reverse  Osmosis disingkat RO). Teknologi ini menerapkan sistem osmosis yang dibalik yaitu dengan memberikan  tekanan  yang  lebih  besar  dari  tekanan  osmosis  air  asin/payau.  Air asin/payau  tersebut  ditekan  supaya  melewati  membran  yang  bersifat  semi permeabel, molekul yang mempunyai diameter lebih besar dari air akan tersaring

## Metode Penelitian
Penelitian  yang  dilakukan  adalah  analisa  perhitungan  tangki  air  pada  proses air  asin  ke  air  tawar reverse  osmosis . Tahap  perencanaan  yang  dilakukan diantaranya  :  Studi  Literatur,  Pengumpulan  Data,  Analisis,  Perencanaan  proyeksi pengunjung  dan  kebutuhan  air  dan  analisis  data  kelayakan  teknis  dan  ekonomis. Dalam  proses  penelitian  diperlukan  data  yang    komplek  dan  diperlukan  informasi data  yang  valid  dan  adanya  diperlukan  dalam    menggunakan  beberapa  alat penunjang untuk sebagai bahan penelitian. Data yang berasal dari hasil pengamatan dilokasi  penelitian  dan  data  sekunder  dari  instansi  terkait  dianalisis (Wiranata,2014). Dalam pengolahan air laut menggunakan alat reverse osmosis yaitu alat yang akan digunakan untuk menyaring adalah mesin SWRO (Sea Water Reverse Osmosis) dan BWRO  (Brackish  Water  Reverse  Osmosis. Untuk  perhitungan  tangki adalah dengan menggunakan rumus metode Mc. Cabe and Smith.

## Gambar 1. Diagram Alur Penelitian

## Hasil dan Pembahasan
Data yang diperoleh atau persyaratan yang harus digunakan dengan catatan Flow rate (laju aliran)
=  ≥ 110 m 3 /h Preassure (tekanan)
=  4,2 bar
TDS ( Totaly Dissolve Solid/ jumlah zat terlarut) =  < 16000 ppm
Backwashin g atau tanki backwasing biasanya digunakan jika tekanan air  masuk dan  keluar kurang dari 1 bar karena tidak terjadi perubahan pada teknanan air ini.
Tabel 1. Data MMF Multimedia Filter Inlet Water Quality Outlet Water Quality Jumlah 3 tangki Flow rate /unit 50 m 3 /h 50 3 /h Turbidity < 20 NTU < 5 NTU TDS <36000 ppm <36000 ppm Ph < 8,5 < 8,5 Hardness Ca < 245 ppm < 245 ppm Mg < 350 ppm < 350 ppm Fe < 0,2 ppm < 0,2 ppm Pressure  2 bar,  jika  pengeluaran  kembali  tidak  dapat  memulihkan  UF  ke kondisi normal sehingga digunakan NaOCl dengan langkah-langkah berikut: Langkah 1 : mengatur ulang dengan pada 200 ppm NaOCl 10-30 mnt Langkah 2 : Rendam Statik dengan NaOCl 200 ppm (optimal) Langkah 3 : Bersihkan asam sitrat atau nitrat (PH2-3) selama 10-30 menit Langkah 4 : Siram dengan tiriskan air mentah selama 30 detik.
Unitek : Jurnal Universal Teknologi Vol. 14 No.1 Januari-Juni 2021 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957
Perhitungan  kapasitas  tangki  berfungsi  untuk  menyediakan  bahan-bahan penunjang  yang  mendukung  kelancaran  pada  sistem  produksi  di  pabrik.  Unit-unit yang ada di utilitas terdiri dari :
1) Unit penyediaan dan pengolahan air ( Water System )
2) Unit pembangkit steam ( Steam Generation System )
3) Unit penyedia udara instrument ( Instrument Air System )
4) Unit  pembangkit  dan  pendistribusian  listrik  ( Power  Plant  and  Power Distribution  System )
Sand  filter  yang  digunakan  berfungsi  untuk  menyaring  kotoran  yang  masih terdapat dalam air dengan tipe vertikal silinder tegak dengan tutup atas dan  bawah torispherical dan dengan media penyaring pasir Kondisi operasi : Tekanan MMF = 4,2 bar Tekanan = 5 bar Q(MMF) = .>  110  m3/jam Q(DMF) = .>  85 m3/jam Temperatur = 30oC
1) M ulti Media Filter
a. Menentukan luas dan dimensi filter Kapasitas tangki  =  total air masuk filter = 50  m3/jam  x (1,03 x10 3 ) kg/m 3 = 51.500 kg/jam
= 50  m3/jam x (264,172/60) galon/menit = 220,1433  gpm Laju filtrasi = 2 – 4 gpm/ft2 Dipilih = 4 gpm/ft2 Luas penampang
= 55,035825 ft2
Diameter tangki :
= = 8.373131493055629 ft =  8.373131493055629 ft x 0,3048 D atandar = 2,5521304790833556631 m Jari jari R = ½ D = ½ x 2,5521304790833556631 m = 1,2760652  m Diameter efektif = 0,4-0,45 mm Diambil = 0,45 mm = 45 x 10 -5 m Porositas = 0,6 Spherisitas = 0,75 Tinggi tumpukan media filter =  2 - 4 ft =  0,6096 - 1,2192 m Diambil = 1,2192 m Ruang kosong = ½  tinggi  Tangki = ½ . 1,2192 = 0,0554 m Tinggi shell =  Tinggi media filter + ruang kosong
= 1,2192 m + 0,0554  m = 1,274609 m
b. Menghitung Tebal dinding
Tekanan desain : Poperasi = 4 ,2 x 14,5038 = 60,9158 psi Menghitung tekanan vertikal bahan padat pada dasar tangki digunakan persamaan Jansen : PB = Diperoleh ρB = 106,0338 lb/ft³ = 0,7363 lb/in2 Tekanan lateral yg dialami dinding tangki PL = K.PB = 0,5 x  0,7363 lb/in2 = 0,36815 lb/in 2 Tekanan total (PT) P total = 60,9158 +  0,7363 + 0,36815 = 62,02025  lb/in 2 Tekanan desain 5 -10 % di atas tekanan kerja normal/absolut Tekanan desain yang dipilih 10% diatasnya.
Pdesain = 1,1 x 62,02025   = 68,2222275 psi Tebal shell, t Tebal plat = 0,39249902    = 0,4 in
Diperoleh ts = 2/5 in atau ½ in ( 2 cm) dan diambil ts standar 1,016 cm
c. Menentukan Head dan Bottom
w OD = ID + 2.ts = 42 + 2.( 0,393701) = 42,787402 in untuk OD 42 in dan ts 0,1875 in diperoleh : rc = 48 in icr = 3 in w = = = 1,7500 in
Menentukan tebal head dengan menggunakan persamaan Tebal plat Th = = 0,3583188 = 0,4 in
Untuk th = 1/2 in,   sf = 1,5 – 2,25 in
d. Menentukan tinggi head, OA
= 25,5501 in
Tinggi Head (OA): OA =  th + b + sf = 0,4  + 25,5501 + 2
= 27,8001 in
=   0,7099 m
e. Menghitung volume total filter
Volume tanpa bagian sf : V = 0,000049 D 3 = 0,000049 (2,552) 3
= 0,0008144  m 3
Volume pada sf :
= 10,2249453   m 3 V head
= 0,0008144  m 3 + 10,2249453 m 3 =  10,2258 m3 Volume shell, Vs : Hs =  1,274609 m =    6,5239802  m 3 Volume total filter : V total
= V s + V head = 6,53239802   m 3 + (2 x 10,2258 m 3 )
= 26,984  m3 f. Backwashing Internal back washing = 12  jam Debit Aliran Backwashing = 50  m 3 /jam Kecepatan backwash = 15 gpm/ft2    (15-30 gpm/ft 2 ) A = 25,29 m 2 = 272,219294 ft 2 Kecepatan backwash = 15 gpm/ft2 x 272,219294 ft 2 = 4083,2894 gpm Air untuk backwash = 0,5 -5% = 4 % air yang disaring Air untuk backwash = 4 % x 50 m3/jam x 12 jam = 24 m 3 = 6340,13gallon Waktu backwash = = 1,55527016 menit = 0,02592116933 jam Air tertinggal = 0,015% x air masuk = (0,015/100) x 50 m3/jam = 0.0075 m3/jam Massa air out = massa air masuk – massa air tertinggal = 50  m3/jam – 0.0075 m3/jam = 49,9925  m3/jam
Tabel 4.  Data Hasil Perhitungan Tangki No Nama Tangki Fungsi P (m) L (m) T (m) D (m) t penuh (min) 1 Lamela tank adalah tempat tangki Pencampuran zat FeCL 3 dengan air laut. 5,6  4,5  3,5  - 60 2 Multi Media Filter Menyaring air dengan menggunakan media pasir silika, pasir mangan dan karbon. - - 2,7  2,55  60 3. Duali Media Filter Menyaring air dengan menggunakan media pasir silika, pasir mangan. - - 2,7  3,7  60 4. reservoir Backwash untuk    menyimpan  air  jika tekanan selama proses pengolahan.Tekanan  MMF  xx Bar< 1 bar. 8,98  2,24  3,5  - 60 5. Tank Ultra Filtration untuk Menyimpan air pengolahan dari mesin Membrane Ultra Filtration. - - 7,8  1,7  27 6. Tank SWRO Merupakan tangki penampungan air  yang  sudah  diolah  mesin SWRO  jika tekanan nya kurang Jika  pengolahan  air  lebih Totaly Dissolve Solid Jumlah Zat Padat Terlarut kurang  dari  400  ppm atau tekanan air masuk klebihdari 60 bar. - - 4,5  1,7  13 7. Tank BWRO Jika pengolahan air Total Dissolve Solid Jumlah Zat Padat Terlarut lebih dari 400 ppm atau tekan  air  masuk  lebih  dari  60 bar.  Maka  proses  pengolahan akan  dilanjutkan  ke  pencucian atau  pembuangan  air  ke  proses washing. - - 4,5  1,7   13 8. Tank Cleaning untuk  Menyimpan    Air  tawar untuk keperluan perawatan - - 2,73   1,7   10 9. Mix bed Tank Mixed  bad  procerss adalah proses  pemurnian  air  untuk proses  pemolesan  air  untuk mencapai  kualitas  air  yang terdemineralisasi  setelah  proses reverse osmosis sudah dilakukan - - 1,38  1,61  60 10 Tank  05 tangki  yang  digunakan  untuk menampung  air    yang  akan digunakan  untuk  kebutuhan pabrik  PT.  Pacific  Indopalm Industries,  Dumai.  Tangki  ini juga  merupakan  hasil  air  baku pengolhan  air  laut  yang  diolah dari  air  asin  hingga  menjadi  air tawar yang berkualitas - - 21 1,22  1.860
Unitek : Jurnal Universal Teknologi Vol. 14 No.1 Januari-Juni 2021 e-ISSN : 2580-2582, p-ISSN: 2089-3957

## Simpulan
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan data dapat disimpulkan bahwa pada proses SWRO pengolahan  air  asin  menjadi  air  tawar  dan perubahan  TDS  (Totaly Dissolve  Solid)  adalah  36.000 ppm  menjadi  400  ppm. BWRO procses ,  adalah  proses bengolahan air payau menjadi air tawar Dan perubahan TDS (Totaly Dissolve Solid) adalah 4000 ppm menjadi 12 ppm . Mix bed process. adalah alat untuk menghilangkan ion-ion  dengan  sistem  kation  dan  anion  dan  menghasilkan  TDS  nya  dari  12  ppm menjadi  0,5  ppm.  Dari  hasil  Perhitungan  diperoleh  hasil  analisa  dapat  digunakan untuk  pabrik.  Karena  dalam  proses  ini  kebutuhan  yang  di  pakai  rata-rata  adalah 571,81 ton/hari, sedangkan air hasil dari pengolahan adalah 40 m 3 /jam atau setara dengan 960 m 3 /hari dan pasokan tangki tersedia sebanyak 1.000 ton

## DAFTAR PUSTAKA
Akhsan,  masyari    2011, Analisis  Perencanaan  Instalasi  Pengolahan  Air  Minum Konvesional Kota Dumai : Tugas akhir Prodi Teknik Sipil, STT Dumai, Dumai Arieyanto, Ragyl 2014. Analisa Permintaan Air Minum Isi Ulang Reverse Osmosis  Di Kota Medan : Skripsi Fakultas Ekonomi Universitas Sumatera Utara, Medan Ihsanudin,  Muhammad  2017, Prarancangan  Pabrik  Kalsium  Klorida  Dari  Kalsium Karbonat Dan Asam Klorida Kapasitas 20.000 Ton/Tahun: Tugas Akhir Program Studi  Teknik  Kimia  Fakultas  Teknik,  Universitas  Muhammadiyah  Surakarta, Sukoharjo
Nurtendron, Alief  2018, Prarancangan Pabrik Monoetilen Glikol Dari Etilen Oksida Melalui  Proses  Hidrasi  Katalitik  Dengan Kapasitas  250.000  Ton/Tahun  dengan sistem  Tugas  Khusus:  Perancangan  Reaktor  (RE-201): Tugas  Akhir  Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Bandar Lampung Rezagama, arya 2009, jaringan pemipaan air minum konsep teori aplikasi Wiranata,  Agung  2014, Desain  Peralatan  Konversi  Biomassa  Menjadi  Bahan  Bakar Biogas  Menggunakan  Reaktor  Tipe  Partition  Dengan  Green  Phoskko®  (Gp-7) Sebagai  Media  Biokonversi :  Tugas  Akhir  Jurusan  Teknik  Kimia  Program  Studi S1 (Terapan) Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang